焊接工程学(第三章).ppt

名 称 Wc(%) 典型硬度 典型用途 焊 接 性 低碳钢 ≤0.15 60HBS 特殊板材和型材薄板、带材、丝材 优 0.15-0.25 90HBS 结构用型材、板材和棒材 良 中碳钢 0.25-0.60 25HRC 机器部件和工具 中（通常需预热和后热，用低氢焊接） 高碳钢 ≥0.60 40HRC 弹簧、模具、钢轨 劣（必须低氢焊接、预热和后热） 碳钢焊接性与碳含量的关系 2.1 概 述 2.2 低碳钢的焊接 低碳钢的焊接特点 A.低碳钢的焊接 二.低碳钢的焊接工艺 2.2 低碳钢的焊接 低碳钢几乎可采用所有的焊接方法进行焊接，并都能保证焊接接头的良好质量 焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊用得最多 焊接 方法 焊接材料 应用情况 焊条电弧焊 E4303(J422)、E4315(J427) 焊接强度等级较低的低碳钢或一般的低碳钢结构 E5016(J506)、E5015(J507) 焊接强度等级较高的低碳钢、重要的低碳钢结构或在低温下工作的结构 埋弧焊 H08、H08A、HJ430、HJ431 焊接一般的结构件 H08MnA、HJ431 焊接重要的低碳钢结构件 CO2气体保护焊 H08Mn2Si、H08Mn2SiA 焊接低碳钢所用焊接材料 焊条的选用原则主要是根据母材的强度等级及焊接结构的工作条件来确定 2.2 低碳钢的焊接 焊条电弧焊 关键是选择电焊条 当母材的厚度较大或周围环境温度较低时，由于焊缝金属及热影响区的冷却速度很快，有可能出现裂纹，此时需要对焊件进行适当预热 注1 如：寒冷地区室外焊接、温度小于或等于0℃的情况下需要预热；直径大于或等于φ3000mm、且壁厚大于或等于50mm的情况下，以及壁厚大于或等于90mm的产品的第一层焊道的焊接，焊前都应进行预热。预热温度一般为80-150℃ 2.2 低碳钢的焊接 壁厚大于200mm时：待焊至工件厚度的1/2时，应进 行一次中间热处理后，再继续焊接。中间热处理温 度为550-600℃，焊后热处理温度为600-650℃ 注2 对于焊接受压件 壁厚大于或等于20mm时：应考虑采用焊后热处理或相应的消除应力措施 壁厚大于30mm时：必须进行焊后热处理，温度为600-650℃ 2.2 低碳钢的焊接 生产中，采用埋弧焊焊接较厚工件时，可以用一道或多道焊来完成。多层埋弧焊焊第一道焊缝时，母材的熔入比例大，若母材的含碳量较高时，焊缝金属的含碳量就会升高，并在第一道埋弧焊处容易形成不利的〇形焊缝断面，易产生热裂纹。故多层埋弧焊焊接厚板时，要求在坡口根部第一道焊缝时采用的热输入要小些，如采用焊条电弧焊打底的埋弧焊就可避免上述情况。 埋弧焊 与焊条电弧焊相比，埋弧焊可以采用较大的热输入，生产效率较高，熔池也较大 CO2气体保护焊 2.2 低碳钢的焊接 2.2 低碳钢零件焊接举例 Eg：油田输油管线材质为20＃无缝钢管，其外径为φ60mm、壁厚3.5mm，采用手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面进行施焊 图5 油田输油管线 2.2 低碳钢零件焊接举例 采用Y形坡口，角度为60°±5°，间隙1.5mm，采用机械加工或砂轮机打磨坡口，并将坡口两侧20mm范围内的铁锈、油污、水分清除干净，且露出金属光泽 焊条可用E5015（J507）或E5016（J506）碱性低氢焊条，直径为φ3.2mm；焊丝选用H08Mn2SiA，直径为2.0mm 焊缝表面不允许有气孔、裂纹、夹渣等缺陷 焊接 方法 焊接层数 焊接材料 电源种类及极性 焊接电流/A 电弧电 压/V 焊接速度/cm/min 型号 规格 φ/mm 钨极氩弧焊 1 H08Mn2Si 2.0 直流正接 100-110 10-12 12-16 焊条电弧焊 2 E5015 3.2 直流反接 80-100 22-26 10-12 焊接工艺参数 2.2 低碳钢零件焊接举例 2.3 中碳钢的焊接 1、中碳钢的焊接特点 中碳钢的碳含量比低碳钢高0.2-0.3%，但焊接性却严重恶化 碳含量的提高使中碳钢的强度增加，但保护碳免于烧损的难度加大，C和FeO的还原反应：C+FeO→Fe+CO↑，生成的CO使气孔形成倾向增大 物理性能方面，中碳钢比低碳钢线膨胀系数略高，热导率稍低，也增加了中碳钢焊接的热应力和过热倾向 B.中碳钢的焊接 当钢中的碳含量大于0.15%时，碳本身的偏析以及它促使硫等其它元素的偏析逐渐明显，导致钢的热裂倾向增大，故用于焊接的中碳钢需要严格限制P、S含量。 2.3 中碳钢的焊接 随碳质量分数的增加，中碳钢的焊接性变坏，其主要的焊接缺陷是热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性。当钢中的杂质较多、刚性较大时，焊接问题将更突出。 碳使钢的焊接性变坏的主要原因是碳提高了钢的